(57)【要約】【課題】より簡単な構造にて、より正確に、被検体内に挿入される挿入体の位置を把握できる超音波診断装置を提供する。【解決手段】超音波モジュールが被検体に挿入された場合、算出手段が当該超音波モジュールの３次元座標変位を算出し、斯かる算出手段の算出結果に基づき、位置特定手段が当該被検体内での当該超音波モジュールの位置を特定する。このように特定された当該超音波モジュールの位置が、当該被検体の画像と共に表示部に表示される。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械変換素子を有し、被検体に挿入される超音波モジュールを備え、前記超音波モジュールからの信号に基づき画像を表示する超音波診断装置において、
前記超音波モジュールの３次元座標変位を算出する算出手段と、
前記算出手段の算出結果に基づき、前記超音波モジュールの位置を特定する位置特定手段と
を備えることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記超音波モジュールは、移動の際、加速度又は角速度を測定する測定部を備えており、
前記算出手段は、前記測定部による測定結果に基づき、前記超音波モジュールの３次元座標変位を算出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記超音波モジュールの前記被検体への挿入位置を受け付ける位置受付手段を備え、
前記位置特定手段は、前記位置受付手段が受け付けた挿入位置に基づき、前記被検体内の前記超音波モジュールの位置を特定するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記被検体に係る２次元又は３次元の画像データを記憶する記憶部と、
前記位置特定手段によって特定された前記超音波モジュールの位置を、前記画像データに対応付けて表示する表示手段と
を備えることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記測定部の測定タイミングを受け付けるタイミング受付手段を備え、
前記設定受付手段が受け付けたタイミングにて、前記測定部が加速度又は角速度の測定を行なうように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記超音波モジュールは、
前記電気機械変換素子が複数設けられた複数のユニット板と、
前記ユニット板の他面に当接し、前記ユニット板を保持する保持体とを備えていることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記ユニット板は前記電気機械変換素子からの信号、又は前記測定部からの信号を処理する回路部を有することを特徴とする請求項６に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記ユニット板は、
前記電気機械変換素子が接続された絶縁性基板を備えており、
該絶縁性基板には、前記回路部を収容する凹部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記超音波モジュールは、
前記測定部が設けられた測定ユニットと、
該測定ユニットに設けられ、前記測定部からの信号を処理する処理回路部と
を有することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を送受波する電気機械変換素子を複数有する超音波モジュールを備え、被検体内に係る画像を表示する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、心臓の冠状動脈等を診断する方法としてＸ線造影剤を血管内に流し込み、Ｘ線造影剤をＸ線透視下で観察する方法が知られている。しかし、斯かる方法においては、心臓を認識することは困難であることから、高度の熟練が必要であるとの問題があった。このような問題に対して、Ｘ線透視に換えて超音波画像を用いてカテーテルをモニタリングする技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、被検体内に挿入される挿入体に設けた一方の磁気センサーと、被検体の外部に設けた他方の磁気センサーとから得られる座標情報に基づいて、被検体内における当該挿入体の座標情報を取得する超音波画像形成システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４７３０８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に係る超音波画像形成システムにおいては、被検体内における当該挿入体の座標情報を取得するために、一対の磁気センサーが必要であるので、装置自体の構造が複雑である。
【０００６】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、より簡単な構造にて、より正確に、被検体内に挿入される挿入体の位置を把握できる超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る超音波診断装置は、電気機械変換素子を有し、被検体に挿入される超音波モジュールを備え、前記超音波モジュールからの信号に基づき画像を表示する超音波診断装置において、前記超音波モジュールの３次元座標変位を算出する算出手段と、前記算出手段の算出結果に基づき、前記超音波モジュールの位置を特定する位置特定手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、当該超音波モジュールが被検体に挿入された場合、当該算出手段が当該超音波モジュールの３次元座標変位を算出し、斯かる算出手段の算出結果に基づき、当該位置特定手段が当該被検体内での当該超音波モジュールの位置を特定する。
【０００９】
本発明に係る超音波診断装置は、前記超音波モジュールは、移動の際、加速度又は角速度を測定する測定部を備えており、前記算出手段は、前記測定部による測定結果に基づき、前記超音波モジュールの３次元座標変位を算出するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、当該超音波モジュールが被検体内を移動の際、当該測定部が加速度又は角速度を測定し、当該算出手段は、斯かる測定部による測定結果に基づき、当該超音波モジュールの３次元座標変位を算出する。
【００１１】
本発明に係る超音波診断装置は、前記超音波モジュールの前記被検体への挿入位置を受け付ける位置受付手段を備え、前記位置特定手段は、前記位置受付手段が受け付けた挿入位置に基づき、前記被検体内の前記超音波モジュールの位置を特定するように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、当該超音波モジュールが前記被検体に挿入される際、当該位置受付手段が当該挿入位置を受け付ける。当該位置受付手段が受け付けた挿入位置に基づき、当該位置特定手段は当該被検体内における当該超音波モジュールの位置を特定する。
【００１３】
本発明に係る超音波診断装置は、前記被検体に係る２次元又は３次元の画像データを記憶する記憶部と、前記位置特定手段によって特定された前記超音波モジュールの位置を、前記画像データに対応付けて表示する表示手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、当該表示手段は、当該位置特定手段によって特定された前記超音波モジュールの位置を、当該記憶部に記憶された画像データに対応付けて表示する。
【００１５】
本発明に係る超音波診断装置は、前記測定部の測定タイミングを受け付けるタイミング受付手段を備え、前記設定受付手段が受け付けたタイミングにて、前記測定部が加速度又は角速度の測定を行なうように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明にあっては、当該タイミング受付手段がユーザから当該測定部の測定タイミングを受け付け、当該測定部は当該設定受付手段が受け付けたタイミングで加速度又は角速度の測定を行なう。
【００１７】
本発明に係る超音波診断装置は、前記超音波モジュールは、前記電気機械変換素子が複数設けられた複数のユニット板と、前記ユニット板の他面に当接し、前記ユニット板を保持する保持体とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
本発明にあっては、前記超音波モジュールのユニット板は、当該電気機械変換素子を複数一面に設けており、このようなユニット板が当該保持体によって複数保持されている。詳しくは、複数のユニット板は他面を当該保持体と当接する状態にて保持されている。
【００１９】
本発明に係る超音波診断装置は、前記ユニット板は前記電気機械変換素子からの信号、又は前記測定部からの信号を処理する回路部を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明にあっては、当該ユニット板に設けられた各電気機械変換素子又は当該測定部が発する信号は当該回路部に送られ、該回路部によって処理される。
【００２１】
本発明に係る超音波診断装置は、前記ユニット板は、前記電気機械変換素子が接続された絶縁性基板を備えており、該絶縁性基板には、前記回路部を収容する凹部が形成されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明にあっては、該絶縁性基板には当該回路部を収容する凹部が形成されており、該凹部に該回路部が収容され、当該超音波モジュール全体のコンパクト化と共に、当該電気機械変換素子及び回路部、並びに当該測定部及び回路部の間の絶縁性、干渉防止などを図ることができる。
【００２３】
本発明に係る超音波診断装置は、前記超音波モジュールは、前記測定部が設けられた測定ユニットと、該測定ユニットに設けられ、前記測定部からの信号を処理する処理回路部とを有することを特徴とする。
【００２４】
本発明にあっては、前記超音波モジュールの測定ユニットには前記測定部及び処理回路部が設けられており、前記測定部から発する測定結果に係る信号を前記処理回路部が処理する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、より簡単な構造を用いて、より正確に、被検体内に挿入される超音波モジュールの位置を把握できる超音波診断装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を概念的に示す概念図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置における、超音波モジュールの外見を概略的に示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態１における、超音波モジュールのユニット板の構成を示す構成図である。
【図４】図３のＣ部分を拡大したものであり、電気機械変換素子セールに設けられた電気機械変換素子のアレイを説明する説明図である。
【図５】図３のＡ−Ｂ線による断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における、一つの電気機械変換素子を拡大して表示した拡大図である。
【図７】本発明の実施の形態１における、操作部の要部構成を示す機能ブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置おける、制御部の機能を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置における、超音波モジュールの現在位置表示の一例を概略的に示す概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置１における、超音波モジュールの外見を概略的に示す概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置１における、超音波送受信部のユニット板の構成を示す構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る超音波モジュールにおける、座標変位測定部の測定ユニットの構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明に係る超音波診断装置を、図面に基づいて詳しく説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１の構成を概念的に示す概念図である。本発明に係る超音波診断装置１は、例えば、被検体（例えば、人体の血管）内に挿入されて超音波を送信し、受信波を電気信号に変換して出力する超音波モジュール１００と、超音波モジュール１００からの信号に基づいて当該血管内の映像を表示し、又は当該血管内における超音波モジュール１００の位置を表示する操作部２００とを有する。
【００２９】
図２は本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１における、超音波モジュール１００の外見を概略的に示す概略図である。本発明の実施の形態１に係る超音波モジュール１００は、表面に複数の電気機械変換素子が設けられたユニット板１０,１０,…１０と、該複数のユニット板１０を裏面から保持する保持体５０と、各ユニット板１０及び後述する測定部６０に接続され、各ユニット又は測定部６０からの信号を操作部２００に送信する送出線７０とを備えている。
【００３０】
保持体５０は、柱状をなしており、八角形の断面を有している。また、保持体５０は軸心に沿って貫通孔５１が形成されている。保持体５０は、例えば、内径が０．６ｍｍであって、外径は約１ｍｍであり、先端面の周縁（八角形）の一辺は約４００μｍである。更に、保持体５０は、例えば、ポリマ、セラミックス、金属等からなる。貫通孔５１の内にはいわゆるガイドワイヤ８０が内嵌されており、ガイドワイヤ８０によって超音波モジュール１００の移動が操作される。
【００３１】
保持体５０の外周面には、８つのユニット板１０が固定されている。より詳しくは、各ユニット板１０は矩形の板状をなしており、各ユニット板１０の裏面と保持体５０の外周面が当接する状態にて、各ユニット板１０は保持体５０に保持されている。８つのユニット板１０は、その長手方向が、保持体５０の軸心方向と平行になるよう、並設されている。すなわち、各ユニット板１０の長手方向の寸法は、保持体５０の高さ（軸心方向の寸法）と同一であり、短手方向の寸法は、保持体５０の先端面の周縁（八角形）の一辺と同一である。
【００３２】
図３は本発明の実施の形態１における、超音波モジュール１００のユニット板１０の構成を示す構成図である。ユニット板１０は、被検体の中で超音波を発し、又は反射されてくる超音波を受信して電気信号に変換する電気機械変換素子（ＣＭＵＴ）が複数装着された変換部２０と、超音波モジュール１００の移動の際、加速度又は角速度を測定する測定部６０と、変換部２０からの信号及び測定部６０からの信号を処理するＩＣ回路部４０とを有する。
【００３３】
変換部２０、測定部６０及びＩＣ回路部４０は、各々矩形の領域であり、ＩＣ回路部４０を挟んで、変換部２０及び測定部６０がユニット板１０の両端部に各々配置されている。
【００３４】
ユニット板１０の一端部に設けられた変換部２０は、例えば、８つ（８チャンネル）の電気機械変換素子セール３０，３０…３０を有している。各電気機械変換素子セール３０は短冊状をなしており、その長手方向がユニット板１０の長手方向に沿うようにして、８つの電気機械変換素子セール３０が並設されている。
【００３５】
また、電気機械変換素子セール３０には、超音波を発し、又は反射されてくる超音波を受信して電気信号に変換する電気機械変換素子のアレイが設けられている。電気機械変換素子セール３０は、例えば、長手方向の寸法が１〜１．５ｍｍであって、短手方向の寸法が５０〜６０μmであるように構成されている。
【００３６】
図４は図３のＣ部分を拡大したものであり、電気機械変換素子セール３０に設けられた電気機械変換素子のアレイを説明する説明図である。図４に示すように、電気機械変換素子セール３０には複数の電気機械変換素子３１，３１，…３１からなる２Ｄアレイが設けられている。以下の説明においては、説明の便宜上、図４のＺ軸方向を上下（縦）方向として説明する。
【００３７】
図５は図３のＡ−Ｂ線による断面図であり、図６は図５に示す一つの電気機械変換素子３１を拡大して表示した拡大図である。
【００３８】
電気機械変換素子セール３０は、一枚の基板３９上に、複数の電気機械変換素子３１がＸ軸方向及びＹ軸方向に並設されている。電気機械変換素子セール３０は、各電気機械変換素子３１によって受信された超音波を電気信号に変えて出力する。
【００３９】
本発明の実施の形態１に係る超音波モジュール１００の電気機械変換素子３１は、基板３９と、基板３９に対向するように基板３９の上側に配置された上部板３４とを備えている。また、上部板３４の下面に対向する基板３９の上面には凹部３５が形成されており、該凹部３５の底には基板側電極３３が設けられている。
【００４０】
上部板３４は超音波の送信又は受信の際に振動する振動膜部３６を有しており、上部板３４は下面が、後述する保持部３７の上端部と接合されることにより、基板３９に固定されている。
【００４１】
振動膜部３６は、基板側電極３３と対向する位置に該当する、上部板３４の一部分であり、保持部３７を挟んで、隣り合う振動膜部３６同士が隔てて形成されている。振動膜部３６は周辺が保持部３７に固定されているので、超音波の発信及び受信の際、振動が可能になる。
【００４２】
基板３９は、例えば、パイレックス（Pyrex）ガラス（登録商標）、石英、テンバックス（登録商標）、Foturanガラス（登録商標）等のガラス製であり、例えば、５００μｍ以上の厚みを有する。また、上述したように、基板３９の上面には凹部３５が形成されており、凹部３５の底の中心部には基板側電極３３が蒸着されている。
【００４３】
なお、基板３９の厚みは、上述の記載に限るものでなく、例えば、３００μｍ以上、かつ５００μｍ以下であっても良い。
【００４４】
凹部３５は平面視六角形をなすように、基板３９の上面に凹設されている。各電気機械変換素子３１の凹部３５同士の間には、凹部３５の凹設による残余部分からなるランドが形成されており、該ランドが上部板３４を保持する保持部３７に該当される。すなわち、上部板３４の下面が保持部３７の上端面と接合されることによって基板３９に固定されている。
【００４５】
基板側電極３３は、凹部３５に倣う六角形の板状をなしており、面積は、例えば、７００μｍ2 以下である。また、基板側電極３３の厚みは、例えば、０．１〜１．０μｍであり、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ等の材料からなる。
【００４６】
凹部３５の内側は横断面視六角形であり、該六角形の一辺の寸法は、例えば、２２μｍであって、対向辺間の距離は３８μｍである。また、凹部３５の形状は、六角形に限るものでなく、円形であっても良い。
【００４７】
保持部３７の縦方向における寸法、換言すれば、上部板３４の下面と基板３９の上面との間隔は、例えば、０．０５〜１０μｍである。更に望ましくは、０．１〜３μｍである。また、保持部３７は横方向における寸法、すなわち肉厚が、例えば、８〜１６μｍである。なお、保持部３７の上端面は、陽極接合法によって、上部板３４の下面と接合されている。斯かる陽極接合法は公知の技術であり、詳しい説明を省略する。
【００４８】
本実施の形態においては、保持部３７の肉厚が８〜１６μｍである場合を例として挙げているが、これに限るものでなく、例えば、１〜１６μｍであれば良い。
【００４９】
上部板３４は、基板３９に対向し、凹部３５を覆うように設けられている。従って、凹部３５の内側及び上部板３４の下面によって囲まれた空間が形成されている。
【００５０】
上部板３４（振動膜部３６）の厚みは、例えば、１．５μｍであるが、これに限るものでなく、０．５〜３μｍであれば良い。上部板３４は、例えば、抵抗値が１００００Ωcm以上であるシリコン単結晶からなる。従って、本発明の実施の形態１に係る電気機械変換素子３１及び電気機械変換素子セール３０においては、電圧印加の際に振動膜部３６に電荷がたまり、数〜数十ＭＨｚのＡＣ電圧印加による振動膜部３６の作動において、チャージ現象が生じることを防止することが出来る。
【００５１】
振動膜部３６の上面には、基板側電極３３と対応する膜側電極３２が形成されている。膜側電極３２は、例えば、金属薄膜からなり、振動膜部３６の上面の中央部に蒸着によって形成されている。膜側電極３２は、例えば、振動膜部３６より小さい円板状である。なお、膜側電極３２は円板状に限るものでなく、板状をなしていれば良い。
【００５２】
一方、ユニット板１０の他端部には、測定部６０が設けられている。測定部６０は、超音波モジュール１００が移動する際、加速度又は角速度を測定する。測定部６０は、例えば、ＭＥＭs（Micro Electro Mechanical System）技術にて具現された３軸ジャイロセンサー(角速度センサー)又は３軸加速度センサーの如く慣性センサーを有する。
【００５３】
斯かる３軸ジャイロセンサーは、例えば、コリオリ力を利用する公知の振動型ジャイロセンサーである。また、当該３軸加速度センサーは、例えば、質量体及びバネ等から構成された公知の静電容量型加速度センサー又はピエゾ(Ｐｉｅｚｏ)抵抗変化を利用した加速度センサーである。測定部６０（３軸ジャイロセンサー又は３軸加速度センサー）の大きさは約２〜３mm３である。
【００５４】
また、変換部２０と、測定部６０との間には、ＩＣ回路部４０が介在されている。ＩＣ回路部４０は、例えば、長手方向の寸法が１．５ｍｍであり、短手方向の寸法が０．４ｍｍである板状をなしており、ＩＣ回路４１が埋設されている。
【００５５】
ユニット板１０の基板３９の斯かる部分には、ＩＣ回路４１及び測定部６０を収容するために、適宜の深さを有する凹部４２が形成されている。より詳しくは、ＩＣ回路４１及び測定部６０が凹部４２内に載置された場合、ＩＣ回路４１の縁と、凹部４２の内壁及び測定部６０の縁との間には適宜間隔が生じ、かつＩＣ回路４１の上面が上部板３４の上面と面一となるように、構成されている。
【００５６】
斯かる間隔には、例えば、樹脂が注入され、ＩＣ回路４１の周りには樹脂層４３が形成されている。樹脂層４３においては、ＩＣ回路４１、凹部４２及び測定部６０夫々の縁部を覆うように樹脂が塗布されている。電気機械変換素子３１の膜側電極３２とＩＣ回路４１とを電気的に連結するリード線３８は、樹脂層４３を越えてＩＣ回路４１に接続されている。このように樹脂層４３を有するので、ＩＣ回路４１を、電気機械変換素子３１及び測定部６０から絶縁でき、また干渉を防止できる。なお、樹脂層４３は、樹脂に限ることなく、酸化珪素のような酸化物、ポリマ等絶縁性を有するものであれば良い。
【００５７】
このようなＩＣ回路４１は、例えば、インピーダンスを低減させる可変容量コンデンサ、抵抗、キャパシター、マルチプレックサー等の役割をなすように構成されている。ＩＣ回路４１は、上述したように、各膜側電極３２と電気的に接続されており、電気機械変換素子３１又は電気機械変換素子セール３０において発生するインピーダンスを低減させ、キャパシタンス変換、信号増幅などの処理を行う。
【００５８】
また、ＩＣ回路４１は、測定部６０とも電気的に接続されており、測定部６０による加速度又は角速度の測定結果に斯かる信号の処理を行なう。すなわち、ＩＣ回路４１は、例えば、増幅回路及びＡ／Ｄ変換の役割をなすように構成されており、測定部６０から発せられる信号に対して増幅及びＡ／Ｄ変換が施される。
【００５９】
更に、ＩＣ回路４１は、接点７１を介して送出線７０が接続されている。送出線７０は、例えば、圧着方式、パッケージング等によって接続されている。ＩＣ回路４１によって処理された信号は、送出線７０を介して操作部２００に送信される。また、操作部２００からの信号が送出線７０を介してＩＣ回路４１（ユニット板１０）に送られる。
【００６０】
本発明の実施の形態１に係る超音波モジュール１００は、超音波を発し、又は反射されてくる超音波を受信して電気信号に変換する電気機械変換素子３１のアレイが設けられた電気機械変換素子セール３０を表面に設けたユニット板１０の裏面が保持体５０の外周面に固定されることによって保持されている。従って、超音波モジュール１００の全体的形状が変形されることはない。
【００６１】
更に、ユーザが必要に応じて土台となる保持体５０の形状を選択することによって、または、ユニット板１０の大きさをより小さくすることによって、超音波モジュール１００の全体的形状をより自由に形成することができる。
【００６２】
図７は本発明の実施の形態１における、操作部２００の要部構成を示す機能ブロック図である。操作部２００は、制御部２０１と、記憶部２０２と、表示制御部２０３と、操作パネル２０４と、計時部２０５と、通信部２０６と、表示部２０７とを備えている。
【００６３】
記憶部２０２は、例えば、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、ＨＤＤ、ＭＲＡＭ（磁気抵抗メモリ）、ＦｅＲＡＭ（強誘電体メモリ）、又は、ＯＵＭ等の不揮発性の記憶媒体により構成されている。記憶部２０２は、被検体（例えば、人体）に対する、２次元又は３次元の画像データが記憶されている。斯かる画像データは例えば、ＣＴ（Computer‐Tomography）断層撮像、X‐線撮像、ＭＲＡ（磁気共鳴血管撮影）によって取得できる。
【００６４】
また、記憶部２０２は、当該被検体の画像データと共に、該画像データ上の各位置を表す座標を記憶している。該座標は、任意に設定された座標系、例えば被検体の画像（以下、被検体画像）上の特定の位置を原点とし、東西をＸ軸、南北をＹ軸、上下をZ軸とする座標系に基づいて定められている。以下、斯かる座標系を記憶座標系という。
【００６５】
表示制御部２０３、例えば、ＤＳＰ（Digital
Signal Processor）のようなプロセッサにより構成され、表示部２０７への画像表示を制御する。また、表示制御部２０３は、被検体の画像データに、制御部２０１によって特定された超音波モジュール１００の位置を対応付けることにより、斯かる被検体画像の上に超音波モジュール１００の位置を表示する。すなわち、表示制御部２０３は特許請求範囲に記載の表示手段としての機能をなす。
【００６６】
操作パネル２０４は、操作部２００を用いるユーザの指示を受け付けるための各種キー、テンキー、スタートキー、キャンセルキー、受け付けた指示を確定するためのエンターキー等を設けている。ユーザは、操作パネル２０４を適宜操作することによって、超音波モジュール１００を被検体内に挿入する際における挿入の開始位置（以下、挿入位置と言う）の入力、測定部６０による測定のタイミング設定等を行う。
【００６７】
計時部２０５は、時間の経過を特定して制御部２０１に通知する。例えば、上述したように、操作パネル２０４を介してユーザから測定部６０による測定のタイミング設定が受け付けられた場合、計時部２０５は斯かるタイミングに応じて制御部２０１に通知する。
【００６８】
通信部２０６は、超音波モジュール１００から送信される信号を受信するＩＦ（Inter‐Face）である。ＩＣ回路４１を介して送られる、変換部２０からの信号及び測定部６０の測定結果に係る信号を受信する。
【００６９】
表示部２０７は、例えば、ＬＣＤ又はＥＬ（Electroluminescence）パネル等からなり、変換部２０からの信号に基づく被検体内部の画像、当該被検体画像、超音波モジュール１００の位置を表す絵文字等が表示される。
【００７０】
一方、制御部２０１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ（図示せず）等を備えている。
ＲＯＭには各種の制御プログラム、演算用のパラメータのうちの基本的に固定のデータ等が予め格納されており、ＲＡＭはデータを一時的に記憶し、記憶順、記憶位置等に関係なく読み出すことが可能である。また、ＲＡＭは、例えば、ＲＯＭから読み出されたプログラム、該プログラムを実行することにより発生する各種データ、該実行の際適宜変化するパラメータ等を記憶する。
【００７１】
ＣＰＵは、ＲＯＭに予め格納されている制御プログラムをＲＡＭ上にロードして実行することによって、上述した各種ハードウェアの制御を行ない、特許請求の範囲に記載の演算手段、位置特定手段、位置受付手段、タイミング受付手段としての機能をなす。
【００７２】
図８は本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１おける、制御部２０１の機能を説明するフローチャートである。以下においては、説明の便宜上、被検体として人体内に超音波モジュール１００を挿入し、超音波モジュール１００が所定の目的地まで移動する際における、該人体内の超音波モジュール１００の位置を表示部２０７に表示する場合を例にあげて説明する。また、２次元の被検体画像に、超音波モジュール１００の位置を２次元的に表示する場合を例として説明する。
【００７３】
ユーザは人体内に超音波モジュール１００を挿入する前、上述した方法によって、測定部６０の測定タイミングの設定を行なう。斯かる設定タイミングは、例えば、波数概念として２５Hzに設定するものとする。すなわち、測定部６０は１秒当たり２５回の加速度又は角速度の測定を行ない、１秒当たり２５回の座標変位測定が行われる。
【００７４】
次いで、ユーザは被検体内に超音波モジュール１００を挿入する際、操作パネル２０４を適宜操作して当該挿入位置の入力を行なう。制御部２０１のＣＰＵは操作パネル２０４からの信号に基づき、ユーザから挿入位置を受け付ける（ステップＳ１０１）。受け付けた挿入位置はＲＡＭに一時記憶される。
【００７５】
以後、超音波モジュール１００が被検体内に挿入され、測定部６０が当該測定タイミングにて加速度又は角速度の測定を開始する。制御部２０１は測定部６０の測定結果に基づき、超音波モジュール１００の３次元座標変位を算出する（ステップＳ１０２）。
【００７６】
一般に動体の動き及び絶対座標の変化を独立的に測定することは、３軸(x、y、z)の角速度又は３軸の加速度を検出してこれを積分処理することによって可能である。すなわち、検出された角速度又は加速度の値に対して運動方程式を考慮した積分処理を行なうと移動時の座標変位を求めることが出来る。例えば、加速度又は角速度の値を２回積分処理すれば座標変位が求められる。
【００７７】
本実施の形態においては、超音波モジュール１００が人体内を移動する際、ユーザにより設定されたタイミングにて測定部６０が加速度又は角速度を測定し、当該測定結果が操作部２００の制御部２０１に送られる。制御部２０１ではＣＰＵが該信号に基づき、上述したような原理にて３次元座標変位を実時間で算出する。算出された３次元座標変位はＲＡＭに一時記憶される。
【００７８】
次いで、制御部２０１のＣＰＵはＲＡＭに記憶されている挿入位置及び３次元座標変位に基づき、超音波モジュール１００の現在位置を特定する（ステップＳ１０３）。
【００７９】
より詳しくは、超音波モジュール１００が人体内に挿入される際の開始位置（挿入位置）を基準点として設定し、超音波モジュール１００の移動の際、設定されたタイミング毎に、測定部６０が寸前の測定時点での超音波モジュール１００の位置を基準とする現測定時点の超音波モジュール１００の相対位置を測定する。このような方法で、移動開始位置である基準点（挿入位置）に対する超音波モジュール１００の連続的な相対変位を求めることによって、人体内における超音波モジュール１００の位置を特定することができる。特定された超音波モジュール１００の位置（座標）は、ＲＡＭに一時記憶される。
【００８０】
続いて、制御部２０１のＣＰＵは、記憶部２０２に記憶されている被検体の画像データ読み込み、表示制御部２０３が該画像データに基づき被検体画像を生成する（ステップＳ１０４）。
【００８１】
例えば、現在の超音波モジュール１００の位置が当該人体の上半身側であり、表示部２０７に当該人体の上半身の画像を表示するとする。この場合、まず、記憶部２０２に記憶された被検体の画像データから当該上半身に対応する範囲が抽出される。抽出された画像における記憶座標系の座標は、表示部２０７の表示画面における任意の地点、例えば左上角の点を原点とし、上辺をＸ軸、左辺をＹ軸とする座標系における座標（以下、表示用座標という。）に変換される。これによって変換された表示用座標を有する上半身の画像が表示制御部２０３によって生成される。
【００８２】
次いで、制御部２０１のＣＰＵは、ＲＡＭに記憶されている超音波モジュール１００の現在位置に係る座標を、上述した表示用座標に変換する（ステップＳ１０５）。
【００８３】
この際、表示制御部２０３は、表示用座標を有する上半身の画像に、超音波モジュール１００の現在位置を表す表示用座標を対応付けることにより、表示用座標を有する上半身の画像の上に、超音波モジュール１００を表す絵文字を重ねて、超音波モジュール１００の現在位置を表示する（ステップＳ１０６）。
また、表示制御部２０３は必要に応じて、超音波モジュール１００（変換部２０）からの信号に基づき、斯かる位置における人体内部の画像を表示部２０７表示させる。
【００８４】
図９は本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１における、超音波モジュール１００の現在位置表示の一例を概略的に示す概略図である。図９の概略図では、被検体の上半身画像の上に、超音波モジュール１００を表す絵文字Ｓが重ねて表示されている。これによって、ユーザは、現在、超音波モジュール１００が被検体内の何処にあるかを容易に把握することができる。
【００８５】
以上の記載においては、測定部６０が３次元における加速度又は角速度を共に測定するものである場合について説明したが、これに限るものではない。１軸加速度センサーを３つ夫々x、y、zを各方向に相互９０度をなすように組み合わせて設置した構造であってもよく、２軸加速度センサー及び1軸加速度センサーを組み合わせた構造であってもよい。
【００８６】
また、以上の記載においては、保持体５０は、断面が八角形である場合を例にあげて説明したがこれに限るものでなく、例えば、円形であっても良く、ユーザの必要に応じて変更可能である。
【００８７】
なお、特許請求の範囲に記載の演算手段、位置特定手段、位置受付手段、タイミング受付手段は、上述したように、制御部２０１のＣＰＵが所定のプログラムを実行することにより、ソフトウェア的に構築しても良く、ハードウェアロジックによって構成してもよい。
【００８８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置１は、実施の形態１と同様に、超音波モジュール１００及び操作部２００を有しているが、超音波モジュール１００の構成において、実施の形態１と相違する。
【００８９】
図１０は本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置１における、超音波モジュール１００の外見を概略的に示す概略図である。本発明の実施の形態２に係る超音波モジュール１００は、超音波を送信し、反射される受信波を電気信号に変換して出力する超音波送受信部１００Ａと、超音波モジュール１００の移動の際、加速度又は角速度を測定する座標変位測定部１００Ｂとを有する。超音波送受信部１００Ａ及び座標変位測定部１００Ｂはガイドワイヤ８０に沿って列設されている。
【００９０】
換言すれば、本発明の実施の形態２に係る超音波モジュール１００においては、超音波送受信部１００Ａは、実施の形態１における測定部６０に係る部分を有しておらず、座標変位測定部１００Ｂが有している。すなわち、超音波送受信部１００Ａは加速度又は角速度を測定できず、座標変位測定部１００Ｂが加速度又は角速度を測定する。
【００９１】
超音波送受信部１００Ａは、表面に複数の電気機械変換素子が設けられたユニット板１０Ａ,１０Ａ,…１０Ａ、該複数のユニット板１０Ａを裏面から保持する保持体５０等を有している。
【００９２】
図１１は本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置１における、超音波送受信部１００Ａのユニット板１０Ａの構成を示す構成図である。ユニット板１０Ａは、被検体の中で超音波を発し、又は反射されてくる超音波を受信して電気信号に変換する電気機械変換素子が複数装着された変換部２０と、変換部２０からの信号を処理するＩＣ回路部４０Ａとを有している。変換部２０は８つの電気機械変換素子セール３０，３０…３０を有しており、変換部２０及び電気機械変換素子セール３０の構成は実施の形態１の場合と同様であり、詳しい説明を省略する。
【００９３】
一方、ＩＣ回路部４０Ａも、実施の形態１の場合と略同様の構成を有する。しかし、ＩＣ回路部４０Ａは、加速度又は角速度の測定結果を処理するための部分（機能）を有していない。ＩＣ回路部４０Ａの他の構成及び機能は実施の形態１の場合と同様であり、詳しい説明を省略する。
【００９４】
その他の超音波送受信部１００Ａの構成は、実施の形態１の超音波モジュール１００と同様であり、詳しい説明を省略する。
【００９５】
座標変位測定部１００Ｂは、中空の保持体１００Ｂ２と、該保持体１００Ｂ２を外嵌する筒状の外殻部１００Ｂ１とを有している。
【００９６】
外殻部１００Ｂ１は、複数の板片１００Ｂ４，１００Ｂ４，…１００Ｂ４からなり、各板片１００Ｂ４は矩形であって、夫々短手方向に並設されている。複数の板片１００Ｂ４の一部（一又は複数）には、加速度又は角速度を測定する測定部が設けられており、斯かる板片１００Ｂ４は請求項記載の測定ユニットとしての機能をなす。以下、説明の便宜上、該測定部が設けられた板片１００Ｂ４を、測定ユニット１００Ｂ５と称する。
【００９７】
保持体１００Ｂ２は柱状をなしており、八角形の断面を有している。また、保持体１００Ｂ２は軸心に沿って貫通孔１００Ｂ３が形成されている。貫通孔１００Ｂ３の内にはガイドワイヤ８０が内嵌されている。
【００９８】
保持体５０の外周面には、８つの板片１００Ｂ４が固定されている。８つの板片１００Ｂ４は長手方向が、保持体１００Ｂ２の軸心方向と平行になるように並設されている。すなわち、各板片１００Ｂ４の長手方向の寸法は、保持体１００Ｂ２の高さ（軸心方向の寸法）と同一であり、短手方向の寸法は、保持体１００Ｂ２の先端面の周縁（八角形）の一辺と同一である。
【００９９】
図１２は本発明の実施の形態２に係る超音波モジュール１００における、座標変位測定部１００Ｂの測定ユニット１００Ｂ５の構成を示す構成図である。測定ユニット１００Ｂ５は、超音波モジュール１００の移動の際、加速度又は角速度を測定する測定部１００Ｂ６と、測定部１００Ｂ６からの信号を処理する処理回路部１００Ｂ７とを有する。
【０１００】
測定ユニット１００Ｂ５において、測定部１００Ｂ６及び処理回路部１００Ｂ７は各々矩形の領域を占めており、処理回路部１００Ｂ７及び測定部１００Ｂ６は測定ユニット１００Ｂ５の両端部に各々配置されている。
【０１０１】
測定ユニット１００Ｂ５の一端部には測定部１００Ｂ６が設けられている。測定部１００Ｂ６は超音波モジュール１００が移動する際、加速度又は角速度を測定する。測定部１００Ｂ６は、例えば、ＭＥＭs技術にて具現された３軸ジャイロセンサー(角速度センサー)又は３軸加速度センサーの如く慣性センサーを有する。その他の測定部１００Ｂ６の構成は、実施の形態１の測定部６０と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【０１０２】
また、測定ユニット１００Ｂ５の他端部には処理回路部１００Ｂ７が設けられている。処理回路部１００Ｂ７は、測定部１００Ｂ６からの信号を処理するためのＩＣ回路が埋設されている。
【０１０３】
すなわち、処理回路部１００Ｂ７は、測定部１００Ｂ６と電気的に接続されており、測定部１００Ｂ６による加速度又は角速度の測定結果に斯かる信号の処理を行なう。すなわち、処理回路部１００Ｂ７は、例えば、増幅回路及びＡ／Ｄ変換の役割をなすように構成されており、測定部１００Ｂ６から発せられる信号に対して増幅及びＡ／Ｄ変換が施される。処理回路部１００Ｂ７によって処理された信号は操作部２００に送信される。また、操作部２００からの信号（例えば、測定タイミングに係る信号）が処理回路部１００Ｂ７に送られる。
【０１０４】
本発明の実施の形態２に係る超音波モジュール１００は、以上の記載に限るものでない。例えば、実施の形態１の場合と同様、測定ユニット１００Ｂ５の斯かる部分に、処理回路部１００Ｂ７及び測定部１００Ｂ６を収容するために、適宜の深さを有する凹部を形成しても良い。更に、測定部１００Ｂ６及び処理回路部１００Ｂ７の間に樹脂層（絶縁層）を設けた構成であっても良い。
【０１０５】
本発明の実施の形態２において、操作部２００は、制御部２０１と、記憶部２０２と、表示制御部２０３と、操作パネル２０４と、計時部２０５と、通信部２０６と、表示部２０７とを備えている。このような操作部２００の構成は実施の形態１と同様であり詳しい説明は省略する。
【０１０６】
なお、本発明の実施の形態２において、測定ユニット１００Ｂ５は１つであっても良く、複数であっても良い。測定ユニット１００Ｂ５が複数である場合、すなわち、測定部１００Ｂ６が複数である場合は、夫々の座標変位を相互比較して補正することによって、一つの測定部で測定した座標変位に比べて高い正確度を得ることが出来る。
【０１０７】
斯かる、３次元座標変位の相互比較及び補正は、各測定部の測定値の許容可能な誤差範囲を設定した後、一方の測定部が測定した３次元座標変位を基準に、他方の測定部が測定した３次元座標変位の中、誤差範囲を超える異なる値をエラーとして判断して処理する過程を通じて行われる。また、誤差範囲以内の各測定部の測定値らは平均をとって結果値とする。
【０１０８】
実施の形態１と同様の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０９】
なお、本発明は、以上の記載に限るものでない。例えば、測定部６０のような３軸ジャイロセンサー又は３軸加速度センサー（以下、付加的センサーと言う。）を更に備えるように構成しても良い。
【０１１０】
被検体に対する２次元又は３次元の画像データに基づく前記被検体画像に、超音波モジュール１００の現在位置を表示する際、より高い位置計測精度を実現するために前記付加的センサーを被検体の心臓付近に設置し、該付加的センサーによる測定結果に基づき、超音波モジュール１００の現在位置の特定における、心臓の僅かなパルス、被検体の微動等の影響を補正するように構成しても良い。
【符号の説明】
【０１１１】
３１  電気機械変換素子
１００  超音波モジュール
２００  操作部
２０１  制御部
２０２  記憶部
２０３  表示制御部
１０  ユニット板
５２  係合孔
４０  ＩＣ回路部
４１  ＩＣ回路
４２  凹部
３９  基板
５０  保持体
３０  電気機械変換素子セール
１００Ｂ７  処理回路部
１００Ｂ５  測定ユニット
１００Ｂ６  測定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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